(57)【要約】  対象エリアの環境変動に適応しながら、複数の無人機による効率的かつ継続的な探索オペレーションを実現する制御装置を提供するために、設定されたオペレーションに従って対象エリア内を移動する複数の無人機に関する情報を取得し、取得した無人機に関する情報を用いて無人機の探索情報を算出する探索情報算出手段と、対象エリアを探索する指標を含むエリア情報を保持するエリア情報保持手段と、無人機による探索が行われてからの経過時間と探索情報とに基づいてエリア情報を更新するエリア情報更新手段と、エリア情報に基づいて無人機の移動先の位置を算出し、算出した位置に無人機を移動させるための制御信号を出力する位置制御手段とを備える制御装置とする。
2018154633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定されたオペレーションに従って対象エリア内を移動する複数の無人機に関する情報を取得し、取得した前記無人機に関する情報を用いて前記無人機の探索情報を算出する探索情報算出手段と、
前記対象エリアを探索する指標を含むエリア情報を保持するエリア情報保持手段と、
前記無人機による探索が行われてからの経過時間と前記探索情報とに基づいて前記エリア情報を更新するエリア情報更新手段と、
前記エリア情報に基づいて前記無人機の移動先の位置を算出し、算出した位置に前記無人機を移動させるための制御信号を出力する位置制御手段とを備える制御装置。
【請求項２】
前記エリア情報保持手段は、
前記対象エリアを探索する指標を数値化した指標値を含む前記エリア情報を保持し、
前記エリア情報更新手段は、
前記エリア情報を更新する際に、前記探索情報に基づいて、前記無人機の検知範囲内の前記指標値を減少させ、前記無人機の検知範囲外の前記指標値を増大させる請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記エリア情報保持手段は、
前記対象エリアを区分けすることで形成されるサブエリアに前記指標値を割り当てた情報を前記エリア情報として保持する請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記位置制御手段は、
前記無人機が位置する前記サブエリアに隣接する前記サブエリアのうち、前記指標値が最大の前記サブエリアに前記無人機が移動するための前記制御信号を出力する請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記位置制御手段は、
複数の前記無人機の配置を複数パターン設定して前記指標値の総和を算出し、前記指標値の総和が最小となる配置パターンになる位置に前記無人機のそれぞれが移動するための前記制御信号を前記無人機ごとに出力する請求項３に記載の制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置と、
他の前記無人機と通信網を介して通信する通信手段と、
前記無人機の検知範囲の検知情報を取得するセンサと、
前記センサが取得した前記検知情報を用いて前記無人機自身に関して前記探索情報を算出する自機探索情報算出手段と、
前記エリア情報に基づいて前記無人機の動力系統を制御する制御機器と、を備える無人機。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記無人機と通信網を介して通信する通信手段と、を備える管理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の管理装置と、
複数の前記無人機とを備え、
前記無人機は、
他の前記無人機と通信網を介して通信する通信手段と、
前記無人機の検知範囲の検知情報を取得するセンサと、
前記エリア情報に基づいて前記無人機の動力系統を制御する制御機器とを有する無人機群制御システム。
【請求項９】
設定されたオペレーションに従って対象エリア内を移動する複数の無人機に関する情報を取得し、
取得した前記無人機に関する情報を用いて前記無人機の探索情報を算出し、
前記無人機による探索が行われてからの経過時間と前記探索情報とに基づいて、前記対象エリアを探索する指標を含むエリア情報を更新し、
前記エリア情報に基づいて前記無人機の移動先の位置を算出し、
算出した位置に前記無人機を移動させるための制御信号を出力する制御方法。
【請求項１０】
設定されたオペレーションに従って対象エリア内を移動する複数の無人機に関する情報を取得する処理と、
取得した前記無人機に関する情報を用いて前記無人機の探索情報を算出する処理と、
前記無人機による探索が行われてからの経過時間と前記探索情報とに基づいて、前記対象エリアを探索する指標を含むエリア情報を更新する処理と、
前記エリア情報に基づいて前記無人機の移動先の位置を算出する処理と、
算出した位置に前記無人機を移動させるための制御信号を出力する処理と、をコンピュータに実行させるプログラムを記録するプログラム記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人機群を制御する制御システム、制御方法およびプログラム記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサやカメラなどの情報取得機器を搭載した複数の無人機を配置制御し、特定エリア内の効率的かつ安全なオペレーション遂行に活用する潮流がある。例えば、飛行可能な無人機にカメラを搭載し、災害発生地域のように人が入り込むことが困難なエリアを広範囲に捜索したり監視したりする分野への応用が考えられる。【０００３】
特許文献１には、移動ロボットの位置情報および障害物情報を用いて、障害物を回避しながら所定作業領域の床面を余す所なく掃引する計画を生成する床面掃引方法について開示されている。特許文献１の方法によれば、床面を作業する移動ロボットが障害物回避により作業ができなくなる面積が極めて少なくなるとともに、未作業領域や重複作業領域もなくなり作業効率が向上する。【０００４】
特許文献２には、ロボットが清掃を実行する領域を複数のサブ領域に分割し、サブ領域別に清掃を実行する経路を計画する経路計画方法について開示されている。【０００５】
特許文献３には、所定の移動経路に沿って移動手段で自律移動して警備情報を収集するロボットについて開示されている。特許文献３のロボットは、移動経路上において必ず停止する位置である重要監視位置に加え、移動経路上において停止する所定数の停止位置をランダムに生成する。特許文献３のロボットは、重要監視位置またはランダムに生成した停止位置に到達すると、その位置に所定時間停止して警備情報を収集する。【０００６】
特許文献４には、複数のロボットを用いる環境の探察および監視のための方法について開示されている。特許文献４の方法では、ロボットの各々に対する巡回緩衝域を算定することによって、ロボットの各々が、他のロボットから実質的に最小限の距離を維持しながら環境内を巡回することが可能になる。【０００７】
特許文献５には、ベースステーションが停止している状態での探索範囲を広げることができる群ロボットシステムについて開示されている。特許文献５のシステムは、ベースステーションを最上層とし、複数のセンシングロボット群同士で複数層を構成する階層構造を有する通信体系を形成する。【０００８】
ところで、不明者や不審者、物などの探索対象が移動する場合の探索オペレーションにおいては、探索対象が存在するエリアの捜索や監視を継続することが求められる。探索対象が時間経過によって位置を変えると、一度探索したエリアであっても再度探索をする必要がある。移動する探索対象の探索オペレーションを複数の無人機で実施する場合、無人機間で連携して情報交換することによって、無人機の探索位置を効率的に制御することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２５７５３３号公報
【特許文献２】特開２００９−１６５８２３号公報
【特許文献３】特開２００６−３５０６０１号公報
【特許文献４】特表２０１５−５０５４１０号公報
【特許文献５】特開２００３−１６２３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１〜３の技術によれば、一回の行動に対する計画を生成し、生成した計画に基づいてロボットを制御する。しかしながら、特許文献１〜３の技術では、状況の変動に応じてロボットを制御できないため、継続的な探索行動を実現できない。また、特許文献１〜３の技術では、１台のロボットを制御することを前提とするため、複数の無人機による連携した探索行動には適用できない。すなわち、特許文献１〜３の技術には、複数の無人機を連携させて継続的な探索オペレーションを実現できないという問題点があった。その理由は、他の無人機や対象エリアの時間経過による状況変化を考慮して無人機を制御できないためである。【００１１】
本発明の目的は、上述した課題を解決し、対象エリアの環境変動に適応しながら、複数の無人機による効率的かつ継続的な探索オペレーションを実現する制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様の制御装置は、設定されたオペレーションに従って対象エリア内を移動する複数の無人機に関する情報を取得し、取得した無人機に関する情報を用いて無人機の探索情報を算出する探索情報算出手段と、対象エリアを探索する指標を含むエリア情報を保持するエリア情報保持手段と、無人機による探索が行われてからの経過時間と探索情報とに基づいてエリア情報を更新するエリア情報更新手段と、エリア情報に基づいて無人機の移動先の位置を算出し、算出した位置に無人機を移動させるための制御信号を出力する位置制御手段とを備える。【００１３】
本発明の一態様の制御方法では、設定されたオペレーションに従って対象エリア内を移動する複数の無人機に関する情報を取得し、取得した無人機に関する情報を用いて無人機の探索情報を算出し、無人機による探索が行われてからの経過時間と探索情報とに基づいて、対象エリアを探索する指標を含むエリア情報を更新し、エリア情報に基づいて無人機の移動先の位置を算出し、算出した位置に無人機を移動させるための制御信号を出力する。【００１４】
本発明の一態様のプログラム記録媒体は、設定されたオペレーションに従って対象エリア内を移動する複数の無人機に関する情報を取得する処理と、取得した無人機に関する情報を用いて無人機の探索情報を算出する処理と、無人機による探索が行われてからの経過時間と探索情報とに基づいて、対象エリアを探索する指標を含むエリア情報を更新する処理と、エリア情報に基づいて無人機の移動先の位置を算出する処理と、算出した位置に無人機を移動させるための制御信号を出力する処理と、をコンピュータに実行させるプログラムを記録する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、対象エリアの環境変動に適応しながら、複数の無人機による効率的かつ継続的な探索オペレーションを実現する制御装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無人機群制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る無人機群制御システムの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る制御装置が自機のエリア情報を更新する処理について説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る制御装置のエリア情報を更新する一例を示す概念図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る制御装置が他機からの情報取得要求に応じて、他機に情報を送信する処理について説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る制御装置が自機の位置を制御する処理について説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る無人機群制御システムの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る管理装置がエリア情報を更新する処理について説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る管理装置が各無人機の配置を制御する処理について説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の各実施形態に係る制御装置の制御系統を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。
【００１８】
（第１の実施形態）
（構成）
まず、本発明の第１の実施形態に係る無人機群制御システムについて、図面を参照しながら説明する。本実施形態の無人機群制御システムは、設定されたオペレーションを実行する対象となるエリア（以下、対象エリア）に配備され、設定されたオペレーションを実行する複数の無人機を配置制御する。以下の説明においては、複数の無人機の配置を制御することについて説明し、無人機の実行する具体的なオペレーションについては説明を省略する。無人機が実行するオペレーションには、例えば、探索対象を探索する探索オペレーションや、追跡対象を追跡する追跡オペレーションなどが挙げられる。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る無人機群制御システム１の構成を示すブロック図である。本実施形態では、通信網２０を介して、複数の無人機１０が互いに通信し合う例について説明する。図１のように、本実施形態の無人機１０は、通信手段１１、センサ１２、制御機器１３および制御装置３０を備える。
【００２０】
通信手段１１（無人機側通信手段とも呼ぶ）は、通信網２０を介して他の無人機１０（以下、他機と呼ぶ）と通信し合う。通信手段１１は、他機が送信した他機に関する情報（以下、他機情報と呼ぶ）を受信する。また、通信手段１１は、無人機１０自身（以下、自機と呼ぶ）に関する情報（以下、自機情報と呼ぶ）を他機に送信する。通信手段１１は、他機から受信した他機情報を制御装置３０に出力し、制御装置３０から受信した自機情報を他機に送信する。例えば、通信手段１１は、無人機１０がセンサ１２を用いて取得した検知情報や、無人機１０の位置情報、無人機１０が保持するエリア情報などを送受信する。ただし、無人機１０が送受信する情報はここで挙げた限りではない。
【００２１】
通信手段１１が他機情報を取得する方法には特に限定を加えない。例えば、通信手段１１は、通信網２０を介した通信のみならず、通信可能範囲内の他機と通信してもよいし、通信可能範囲外に位置する他機の他機情報を通信範囲内の別の他機を介してマルチホップで取得してもよい。
【００２２】
センサ１２は、対象エリアにおいて、センサ１２の検知範囲に関する情報（以下、検知情報）を検知するための機器である。例えば、センサ１２は、カメラや音響センサ、ＧＰＳ（Global Positioning System）によって検知範囲内の検知情報を取得する。センサ１２は、検知範囲において検知される画像や音、位置情報などに関する検知情報を取得する。センサ１２は、取得した検知情報を制御装置３０に出力する。
【００２３】
制御機器１３は、自機の位置を変更するための装置を動作させる動力系統を駆動制御する。例えば、制御機器１３は、飛行系であればプロペラ、陸上系であれば車輪を動作させる動力系統を駆動制御する。
【００２４】
通信網２０は、無人機１０間の通信に使用される通信経路である。通信網２０は、専用回線であれば本実施形態の構成に含めてもよく、インターネットなどの公共回線であれば本実施形態の構成には含めない。
【００２５】
制御装置３０は、設定されたオペレーションに沿って複数の無人機１０が探索などの任務を実行する際に、自機情報および他機情報を用いて、自機および他機の探索情報を算出する。探索情報とは、無人機１０の位置情報や検知範囲、探索を行った時間などの情報である。
【００２６】
制御装置３０は、算出した自機および他機の探索情報と、探索情報が更新されてからの経過時間とに基づいて、対象エリアの探索に関する指標を含むエリア情報を更新する。エリア情報とは、対象エリアの探索に関する指標である。例えば、エリア情報には、重要度や不確実さなどの指標が含まれる。制御装置３０は、保持しているエリア情報を用いて自機の位置を制御する。
【００２７】
以上が、無人機群制御システム１の構成の概略に関する説明である。
【００２８】
〔制御装置〕
続いて、制御装置３０の詳細な構成について図面を参照しながら説明する。図２は、制御装置３０の構成を示すブロック図である。図２のように、制御装置３０は、他機探索情報算出手段３１、自機探索情報算出手段３２、エリア情報更新手段３３、エリア情報保持手段３４、位置制御手段３５を有する。
【００２９】
他機探索情報算出手段３１（探索情報算出手段とも呼ぶ）は、通信手段１１から他機の情報（以下、他機情報）を取得する。他機探索情報算出手段３１は、取得した他機情報を用いて他機の探索状況（以下、他機探索情報）を算出する。他機探索情報算出手段３１は、算出した他機探索情報をエリア情報更新手段３３に出力する。
【００３０】
例えば、他機探索情報算出手段３１は、他機が保持しているエリア情報をそのまま取得し、そのエリア情報から抽出した検知情報を他機の探索情報とする。また、例えば、他機探索情報算出手段３１は、他機の現在位置の情報を取得し、その位置を中心とする所定半径の円内のエリアを他機の検知範囲として算出する。
【００３１】
自機探索情報算出手段３２は、自機のセンサ１２から自機の検知情報を取得する。自機探索情報算出手段３２は、取得した検知情報を用いて自機の探索状況（以下、自機探索情報）を算出する。自機探索情報算出手段３２は、算出した自機探索情報をエリア情報更新手段３３に出力する。
【００３２】
例えば、自機探索情報算出手段３２は、カメラで撮像された画像を検知情報として取得し、その画像から探索された方向と範囲を算出して対象となるエリアを探索済みとする。また、例えば、自機探索情報算出手段３２は、他機がレーダーを用いて検知した範囲を算出し、その範囲を探索済みとする。
【００３３】
エリア情報更新手段３３は、他機探索情報算出手段３１から他機探索情報を取得するとともに、自機探索情報算出手段３２から自機探索情報を取得する。エリア情報更新手段３３は、最新の他機探索情報および自機探索情報と、前回の探索からの経過時間とを計算に入れて、エリア情報保持手段３４に格納されたエリア情報を更新する。
【００３４】
エリア情報保持手段３４は、エリア情報を保持する。エリア情報保持手段３４に保持されるエリア情報は、エリア情報更新手段３３によって更新される。
【００３５】
位置制御手段３５は、エリア情報保持手段３４からエリア情報を取得する。位置制御手段３５は、取得したエリア情報を用いて自機が配置されるべき位置を算出する。位置制御手段３５は、算出した位置に移動するための制御信号を制御機器１３に送信する。
【００３６】
例えば、位置制御手段３５は、ボロノイ図に基づいて、隣接する他機の位置情報を用いて自機の担当範囲を決め、その担当範囲内の指標値（エリア重要度）と、エリアと自機間との距離とから算出される評価値を最大にする位置を最適な位置として算出する。例えば、対象エリアを複数のサブエリアに分割し、各サブエリアに重要度を割り当て、自機が担当する範囲内の各エリアの重要度と、各エリアと自機との距離とを掛け合わせた値の総和を評価値とする。この評価値は、担当範囲内における自機の現在位置の、エリアの重要度に応じた存在価値に相当する値となる。それぞれの無人機が、評価値が最大となる自機の位置を最適な位置として随時計算し、その最適な位置に移動することによって、複数の無人機１０によって構成される無人機群の最適な配置制御が実現される。なお、位置制御手段３５が最適な位置を計算する際に用いる評価値はここで挙げた限りではない。
【００３７】
また、例えば、位置制御手段３５は、対象エリアを複数のサブエリアに分割し、エリア情報の指標に応じて最も探索効率がよい位置、すなわち割り当てられた指標値が最大または最小のサブエリアに移動するように制御する。また、例えば、位置制御手段３５は、無人機１０が位置するサブエリアに隣接するサブエリアのうち、指標値が最大のサブエリアに無人機１０が移動するための制御信号を出力する。
【００３８】
以上が、本実施形態の制御装置３０の構成の詳細に関する説明である。
【００３９】
（動作）
次に、本実施形態の制御装置３０の動作について図面を参照しながら説明する。以下において、制御装置３０の各構成要素を主体として説明する箇所は、制御装置３０を主体としても捉えることができる。
【００４０】
〔エリア情報更新処理〕
まず、図３を参照しながら、制御装置３０が自機のエリア情報を更新する処理（以下、エリア情報更新処理と呼ぶ）について説明する。図３は、エリア情報更新処理について説明するためのフローチャートである。なお、図３のエリア情報更新処理は、所定のタイミングで繰り返して行われることを想定する。
【００４１】
図３において、まず、他機探索情報算出手段３１は、通信手段１１を介して、他機情報を取得する（ステップＳ１１）。
【００４２】
次に、他機探索情報算出手段３１は、取得した他機情報を用いて、他機探索情報を算出する（ステップＳ１２）。
【００４３】
次に、自機探索情報算出手段３２は、自機のセンサ１２から検知情報を取得する（ステップＳ１３）。
【００４４】
次に、自機探索情報算出手段３２は、取得した自機の検知情報を用いて、自機探索情報を算出する（ステップＳ１４）。
【００４５】
次に、エリア情報更新手段３３は、自機探索情報および他機探索情報と、前回探索情報が更新されてからの時間経過とを計算に入れて自機のエリア情報を更新する（ステップＳ１５）。
【００４６】
そして、エリア情報更新手段３３は、更新したエリア情報をエリア情報保持手段３４に格納する（ステップＳ１６）。
【００４７】
ここで、エリア情報更新処理に関して一例を挙げて説明する。図４は、対象エリア１００を格子状に区分けし、区分けされた各サブエリアに指標値を割り当てたエリア情報を管理する例である。なお、対象エリアは、格子状ではなく、任意の形状に区分けできる。
【００４８】
図４では、自機１１０と他機１２０の位置と、自機１１０の検知範囲２１０と、他機１２０の検知範囲２２０とを円で示す。図４の例では、各サブエリアの探索の指標値を重要度と呼ぶ数値で示す。重要度は、数値が大きいほど探索の必要性が大きいことを示す。
【００４９】
自機１１０の検知範囲２１０の範囲内は、自機１１０が取得した検知情報を用いてエリア情報が更新された直後であり、現時点における探索の必要性が小さいために重要度は小さい。図４の例では、自機１１０の検知範囲２１０の重要度は０．１に設定する。
【００５０】
また、他機１２０に関して算出された検知範囲２２０の範囲内は、他機１２０によって検知されたばかりであり、探索の必要性が低いために重要度は小さい。図４の例では、他機１２０の検知範囲２２０の重要度は０．３に設定する。
【００５１】
そして、自機１１０および他機１２０のセンシング範囲外に位置するサブエリアの重要度は、そのサブエリアが探索されてからの経過時間に応じて増大させる。例えば、重要度は、経過時間に応じて線形で大きくすればよい。また、例えば、重要度の増分は、時間変化に伴って単調に増加する関数によって大きくしてもよい。
【００５２】
以上が、制御装置３０によるエリア情報更新処理についての説明である。
【００５３】
〔情報送信処理〕
次に、図５を参照しながら、他機からの情報取得要求に応じて、情報取得要求を送信してきた他機に情報を送信する処理（以下、情報送信処理と呼ぶ）について説明する。図５は、情報送信処理について説明するためのフローチャートである。
【００５４】
図５において、まず、制御装置３０は、通信手段１１を介して、他機からの情報取得要求を受信する（ステップＳ２１）。
【００５５】
そして、制御装置３０は、通信手段１１を介して、情報取得要求を送信した他機に対して自機の情報を送信する（ステップＳ２２）。
【００５６】
以上が、制御装置３０による情報送信処理についての説明である。
【００５７】
〔位置制御処理〕
次に、図６を参照しながら、自機の位置を制御する処理（以下、位置制御処理と呼ぶ）について説明する。図６は、位置制御処理について説明するためのフローチャートである。なお、以下の位置制御処理は、定期的に繰り返して行われることを想定している。
【００５８】
図６において、まず、位置制御手段３５は、エリア情報保持手段３４からエリア情報を取得する（ステップＳ３１）。
【００５９】
次に、位置制御手段３５は、取得したエリア情報に基づいて、自機の移動先として最適な位置を算出する（ステップＳ３２）。
【００６０】
そして、位置制御手段３５は、算出された位置に自機が移動するための制御信号を制御機器１３に出力する。
【００６１】
以上が、制御装置３０による位置制御処理についての説明である。
【００６２】
以上のように、本実施形態では、対象エリアにおける探索の指標であるエリア情報を各無人機に保持させ、自機および他機の情報と、探索情報が更新されてからの経過時間とを計算に入れてエリア情報を更新する。そして、本実施形態では、更新したエリア情報に基づいて各無人機を定期的に位置制御する。そのため、本実施形態によれば、対象エリアの環境変動に適応しながら、複数の無人機による効率的かつ継続的な探索オペレーションを実現できる。
【００６３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る無人機群制御システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態においては、各無人機の配置制御を算出して複数の無人機を集中制御する管理装置を設置する。
【００６４】
（構成）
図７は、本実施形態の無人機群制御システム２の構成を示すブロック図である。図７のように、管理装置５０は、通信網２０を介して複数の無人機１０−２と通信可能に接続される。なお、無人機１０−２の数については特に限定しない。
【００６５】
無人機１０−２は、通信網２０を介して、管理装置５０と通信可能に接続される。無人機１０−２は、通信手段１１、センサ１２および制御機器１３を有する。すなわち、無人機１０−２は、第１の実施形態の無人機１０から制御装置３０を省いた構成を有する。なお、通信手段１１、センサ１２および制御機器１３については、第１の実施形態の無人機１０に含まれる構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６６】
無人機１０−２は、検知範囲内の検知情報をセンサ１２によって取得し、取得した検知情報を管理装置５０に送信する。また、無人機１０−２は、管理装置５０からの制御信号の受信と、受信した制御信号に応じた自機の位置制御を実行する。
【００６７】
通信網２０は、管理装置５０と無人機１０−２との間の通信と、無人機１０間の通信とに使用される通信経路である。
【００６８】
管理装置５０は、対象エリアのエリア情報の保持、各無人機１０−２の情報の取得、各無人機１０−２の配置制御計算、各無人機１０−２への制御信号の送信を実行する。
【００６９】
以上が、本実施形態に係る無人機群制御システム２の構成の概略に関する説明である。
【００７０】
〔管理装置〕
続いて、管理装置５０の詳細な構成について図面を参照しながら説明する。管理装置５０は、制御装置３０−２と通信手段５５とを有する。制御装置３０−２は、エリア情報保持手段５１、エリア情報更新手段５２、無人機探索情報算出手段５３、配置制御手段５４を備える。
【００７１】
エリア情報保持手段５１は、対象エリアの探索に関する指標であるエリア情報を保持する。エリア情報保持手段５１は、第１の実施形態に係る制御装置３０のエリア情報保持手段３４に相当する。
【００７２】
エリア情報更新手段５２は、無人機探索情報算出手段５３から各無人機１０−２の探索情報を取得し、エリア情報保持手段５１から対象エリアのエリア情報を取得する。エリア情報更新手段５２は、各無人機１０−２の探索情報と、探索情報が更新されてからの経過時間とに基づいて、エリア情報保持手段５１に格納されたエリア情報を更新する。エリア情報更新手段５２は、第１の実施形態に係る制御装置３０のエリア情報更新手段３３に相当する。
【００７３】
無人機探索情報算出手段５３は、通信手段５５を介して、各無人機１０−２の情報を取得する。無人機探索情報算出手段５３は、取得した各無人機１０−２の情報を用いて探索情報を算出する。無人機探索情報算出手段５３は、算出した探索情報をエリア情報更新手段５２に出力する。無人機探索情報算出手段５３は、第１の実施形態に係る制御装置３０の他機探索情報算出手段３１に相当する。
【００７４】
配置制御手段５４（位置制御手段とも呼ぶ）は、エリア情報保持手段５１からエリア情報を取得する。配置制御手段５４は、取得したエリア情報に基づいて最適な無人機群の配置を選択する。例えば、配置制御手段５４は、無人機群の配置を複数パターン設定して、設定したパターンごとに、対象エリア内のサブエリアにエリア重要度などの指標値を割り当てる。そして、配置制御手段５４は、サブエリアに割り当てた指標値の総和を算出し、指標値の総和が最小となるパターンを最適な無人機群の配置として選択する。
【００７５】
配置制御手段５４は、通信手段５５を介して、各無人機１０−２の位置を変更するための制御信号を各無人機１０−２に送信する。配置制御手段５４は、第１の実施形態に係る制御装置３０の位置制御手段３５に相当する。
【００７６】
通信手段５５（管理側通信手段とも呼ぶ）は、通信網２０を介して各無人機１０−２と通信する。通信手段５５は、各無人機１０−２が送信した情報（無人機情報とも呼ぶ）を受信する。通信手段５５は、受信した各無人機１０−２の無人機情報を無人機探索情報算出手段５３に出力する。また、通信手段５５は、各無人機１０−２の位置を変更するための制御信号を各無人機１０−２に送信する。通信手段５５は、第１の実施形態に係る無人機１０の通信手段１１に相当する。
【００７７】
以上のように、本実施形態の制御装置３０−２は、第１の実施形態の制御装置３０から自機探索情報算出手段３２を削除し、他機探索情報算出手段３１を無人機探索情報算出手段５３に置き換えた構成を有する。
【００７８】
以上が、本実施形態の管理装置５０の構成に関する説明である。
【００７９】
（動作）
次に、本実施形態の管理装置５０の動作について図面を参照しながら説明する。なお、以下において、管理装置５０の各構成要素を主体として説明する場合は、管理装置５０を主体として捉えることもできる。
【００８０】
〔エリア情報更新処理〕
まず、図８を参照しながら、管理装置５０がエリア情報を更新する処理（以下、エリア情報更新処理と呼ぶ）について説明する。図８は、エリア情報更新処理について説明するためのフローチャートである。なお、図８のエリア情報更新処理は、所定のタイミングで繰り返して行われることを想定する。
【００８１】
図８において、まず、無人機探索情報算出手段５３は、通信手段５５を介して、各無人機１０−２の情報を取得する（ステップＳ４１）。
【００８２】
次に、無人機探索情報算出手段５３は、各無人機１０−２の情報を用いて全ての無人機１０−２の情報を統合した探索情報を算出する（ステップＳ４２）。
【００８３】
次に、エリア情報更新手段５２は、算出された探索情報と、前回探索からの経過時間とに基づいてエリア情報を更新する（ステップＳ４３）。
【００８４】
そして、エリア情報更新手段５２は、更新したエリア情報をエリア情報保持手段５１に格納する（ステップＳ４４）。
【００８５】
以上が、管理装置５０によるエリア情報更新処理についての説明である。
【００８６】
〔配置制御処理〕
次に、図９を参照しながら、複数の無人機１０−２の配置を制御する処理（以下、配置制御処理と呼ぶ）について説明する。図９は、配置制御処理について説明するためのフローチャートである。
【００８７】
図９において、まず、配置制御手段５４は、エリア情報保持手段５１からエリア情報を取得する（ステップＳ５１）。
【００８８】
次に、配置制御手段５４は、取得したエリア情報に基づいて、各無人機１０−２の最適な配置を計算する（ステップＳ５２）。
【００８９】
そして、位置制御手段３５は、算出された位置に無人機１０−２が配置されるように、各無人機１０−２に対して制御信号を送信する（ステップＳ５３）。
【００９０】
以上が、管理装置５０による配置制御処理についての説明である。
【００９１】
以上のように、本実施形態においては、複数の無人機の配置を集中制御する管理装置を設けるため、無人機側に制御装置を搭載しなくてもよい。すなわち、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、第１の実施形態と比較して無人機の構成を簡略化できる。
【００９２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る制御装置について図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態の制御装置３００の構成を示すブロック図である。本実施形態の制御装置３００は、第１の実施形態の制御装置３０と、第２の実施形態の制御装置３０−２とを上位概念化した構成である。なお、図１０に示す信号の流れは一例であって、信号が伝達する向きを限定するわけではない。
【００９３】
図１０のように、制御装置３００は、探索情報算出手段３１０、エリア情報更新手段３２０、エリア情報保持手段３３０、位置制御手段３４０を備える。
【００９４】
探索情報算出手段３１０は、設定されたオペレーションに従って対象エリア内を移動する複数の無人機に関する情報（無人機情報とも呼ぶ）を取得する。探索情報算出手段３１０は、取得した無人機に関する情報を用いて無人機の探索情報を算出する。
【００９５】
エリア情報更新手段３２０は、無人機による探索が行われてからの経過時間と探索情報とに基づいてエリア情報を更新する。例えば、エリア情報更新手段３２０は、エリア情報を更新する際に、探索情報に基づいて、無人機の検知範囲内の指標値を減少させ、無人機の検知範囲外の指標値を増大させる。
【００９６】
エリア情報保持手段３３０は、対象エリアを探索する指標を含むエリア情報を保持する。例えば、エリア情報保持手段３３０は、対象エリアを区分けすることで形成されるサブエリアに指標値を割り当てた情報をエリア情報として保持する。
【００９７】
位置制御手段３４０は、エリア情報に基づいて無人機の移動先の位置を算出する。位置制御手段３４０は、算出した位置に無人機を移動させるための制御信号を出力する。
【００９８】
例えば、位置制御手段３４０は、無人機が位置するサブエリアに隣接するサブエリアのうち、指標値が最大のサブエリアに無人機が移動するための制御信号を出力する。また、例えば、位置制御手段３４０は、複数の無人機の配置を複数パターン設定して指標値の総和を算出し、指標値の総和が最小となる配置パターンになる位置に無人機のそれぞれが移動するための制御信号を無人機ごとに出力する。
【００９９】
本実施形態に係る制御装置は、各無人機の検知情報と時間経過に基づいて更新し、更新したエリア情報に基づいて各無人機を配置制御する。そのため、本実施形態によれば、対象エリアの環境変動に適応しながら、複数の無人機による効率的かつ継続的な探索オペレーションを実現できる。
【０１００】
（制御系統）
ここで、本実施形態に係る無人機群制御システムの制御系統を実現するハードウェア構成について、図１１のコンピュータ９０を一例として挙げて説明する。なお、図１１のコンピュータ９０は、各実施形態の無人機群制御システムの制御系統を実現するための構成例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【０１０１】
図１１のように、コンピュータ９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６を含む。図１１においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略して表記している。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、バス９９を介して互いにデータ授受可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続される。
【０１０２】
プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムを主記憶装置９２に展開し、展開されたプログラムを実行する。本実施形態においては、コンピュータ９０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ９１は、本実施形態に係る制御系統が実行する演算処理や制御処理を実行する。
【０１０３】
主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置９２として構成したり、追加したりしてもよい。
【０１０４】
補助記憶装置９３は、データを記憶する手段である。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって構成される。なお、主記憶装置９２にデータを記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略してもよい。
【０１０５】
入出力インターフェース９５は、コンピュータ９０と周辺機器との接続規格に基づいて、コンピュータ９０と周辺機器とを接続する装置である。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続するためのインターフェースである。入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。例えば、制御装置を無人機に搭載する場合、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６のうち少なくともいずれかをセンサおよび制御機器に接続する。
【０１０６】
コンピュータ９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器を接続できるように構成してもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねる構成とすればよい。プロセッサ９１と入力機器との間のデータ授受は、入出力インターフェース９５に仲介させればよい。
【０１０７】
また、コンピュータ９０には、情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、コンピュータ９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられていることが好ましい。表示機器は、入出力インターフェース９５を介してコンピュータ９０に接続すればよい。例えば、制御装置のエリア情報を表示機器に表示させれば、現状の無人機の探索状況を視覚的に提示できる。
【０１０８】
また、コンピュータ９０には、必要に応じて、リーダライタを備え付けてもよい。リーダライタは、バス９９に接続される。リーダライタは、プロセッサ９１と図示しない記録媒体（プログラム記録媒体とも呼ぶ）との間で、記録媒体からのデータ・プログラムの読み出しや、コンピュータ９０の処理結果の記録媒体への書き込みなどを仲介する。記録媒体は、例えばＳＤ（Secure Digital）カードやＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどの半導体記録媒体などで実現できる。また、記録媒体は、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体やその他の記録媒体によって実現してもよい。
【０１０９】
以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１、２    無人機群制御システム
１０    無人機
１１    通信手段
１２    センサ
１３    制御機器
２０    通信網
３０    制御装置
３１    他機探索情報算出手段
３２    自機探索情報算出手段
３３    エリア情報更新手段
３４    エリア情報保持手段
３５    位置制御手段
５０    管理装置
５１    エリア情報保持手段
５２    エリア情報更新手段
５３    無人機探索情報算出手段
５４    配置制御手段
５５    通信手段
【図１】
2018154633.tif 000003
【図２】
2018154633.tif 000004
【図３】
2018154633.tif 000005
【図４】
2018154633.tif 000006
【図５】
2018154633.tif 000007
【図６】
2018154633.tif 000008
【図７】
2018154633.tif 000009
【図８】
2018154633.tif 000010
【図９】
2018154633.tif 000011
【図１０】
2018154633.tif 000012
【図１１】
2018154633.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月23日(2019.7.23)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
設定されたオペレーションに従って対象エリア内を移動する複数の無人機に関する情報を取得する処理と、
取得した前記無人機に関する情報を用いて前記無人機の探索情報を算出する処理と、
前記無人機による探索が行われてからの経過時間と前記探索情報とに基づいて、前記対象エリアを探索する指標を含むエリア情報を更新する処理と、
前記エリア情報に基づいて前記無人機の移動先の位置を算出する処理と、
算出した位置に前記無人機を移動させるための制御信号を出力する処理と、をコンピュータに実行させるプログラム。
【国際調査報告】
2018154633.tif 000014
2018154633.tif 000015